Antenne per VLF e ULF

Intevengo nella discussione perchè mi è venuto in mente qualcosa che potrebbe fare al caso di Hellblow.

Fossi in te guarderei un po' di progetti per i dispositivi RFID passivi a 125KHz.

Praticamente con questi circuiti avresti già un po' tutto, dal trasmettitore modulabile per la trasmissione dati (alcuni RFID sono programmabili tramite la modulazione del campo elettromagnetico che li investe) al ricevitore AM che decodificherebbe il tutto.

Diversi anni fa lavorai parecchio con gli RFID, da quelli della Texas Instruments (TIRIS) a 137KHz a quelli di Philips e alcuni realizzati da me con il pic 16C54, operanti a 125KHz.
Nel caso degli RFID hai più problemi rispetto al tuo progetto, legati al fatto che essendo i tag passivi occorre usare una certa potenza di trasmissione per alimentarli.
Nel tuo caso il ricevitore e il trasmettitore sono entrambi alimentati e puoi modulare il segnale al 100%, migliorando il rapporto segnale/disturbo, cosa che con i tag passivi risulta impossibile (anche col tag molto vicino all'antenna fissa riesci raramente a superare il 5-10% di modulazione).

Per questi sistemi è molto importante usare antenne ad elevato Q, che permettono di ottimizzare l'energia emessa. A tal proposito conviene usare per il pilotaggio dell'antenna 2 mosfet in push-pull e come antenna una bobina con in serie un condensatore regolabile (TIRIS usava una serie 6-8 condensatori con capacità doppia uno rispetto al precedente, escludibili con jumper).
Con questo sistema e accordando opportunamente l'antenna (che è bene sia realizzata con filo Litz) si riusciva ad ottenere un segnale di 200-300Vpp ai capi dell'antenna alimentando lo stadio di potenza con soli 5V.

Gli RFID sono interessanti ma il problema che probabilmente hanno è legato alla massima distanza di funzionamento. Da quanto ne so non si superano i 10m ma non sono molto aggiornato sull'argomento.
Tu fino a che distanza hai lavorato e dalla tua esperienza che distanza credi si possa coprire con un RFID a bassa frequenza?
Riguardo il reparto amplificazione sicuramente opterò per un classe c o forse, se ci riesco, un sistema digitale (amplificatore classe d/e) dato che con il pic posso semplificare la circuiteria da questo punto di vista. Che ne pensi?
Classe A e B sono totalmente da evitare causa basso rendimento purtroppo.

Il sistema TIRIS arrivava la massimo a 2mt con antenna di circa 2m² e un tag cilindrico con ferrite interna.

Il tutto sembra pochissimo, ma come ti ho già detto il tuo discorso è notevolmente diverso, perchè non hai il problema di alimentare i tag passivi, discorso che limitava fortemente la portata.
In realtà il ricevitore dei TIRIS era fatto in modo tale da entrare in funzione durante le pause fra una trasmissione e l'altra (il reader TIRIS pilotava l'antenna con circa 5W di potenza per un tempo di 25-30msec, poi si spegneva e si metteva in attesa del segnale rispedito dal tag, che durante la fase di on aveva accumulato energia a sufficienza per trasformarsi in mini-trasmettitore).
Il ricevitore del reader TIRIS aveva in realtà una sensibilità molto buona (tant'è che per avere più antenne operanti nel raggio di qualche decina/un centinaio di metri occorreva far funzionare i vari reader TIRIS a scansione, perchè in caso di trasmissione sovrapposta il segnale dei tag veniva mascherato).

Per la classe dell'amplificatore direi che la D sia la migliore, fermo restando che dovresti prima pensare al tipo di modulazione, dato che quella influenza il tipo di ricevitore e anche le modalità di trasmissione.
Se usi un classe D puoi usare direttamente un pic 18F per il pilotaggio di un half-bridge a mosfet, rendendo il tutto circuitalmente abbastanza semplice.
A quel punto potresti avere sia una modulazione AM, che energeticamente parlando potrebbe essere "risparmiosa" che FSK, dato che il modulo pwm del PIC ti permetterebbe entrambe le soluzioni.

Caspita sul serio i tag passivi riescono addirittura a trasmettere? Stupefacente la tecnologia, non l'avrei mai detto.

Secondo me piuttosto che su alte potenze conviene puntare su alta sensibilità del ricevitore e su un controllo errori software molto robusto. Visto che si deve trasmettere ad intervalli regolari nulla vieta di trasmettere in continuazione l'informazione fino al nuovo aggiornamento, se si parla di frequenze anche solo di 10-20 hz c'è tutto il tempo per trasmettere numerose stringhe e almeno di una interferenza continua è impossibile non beccarne neppure una. Se poi ci si può permettere di farlo bidirezionale allora si va praticamente sul sicuro sull'esito della trasmissione e si può anche risparmiare energeticamente trasmettendo solo quando serve.

Beh, il sistema TIRIS all'epoca era molto avanzato, tecnologicamente parlando.
Ora non so se lo facciano ancora, ma certo è che l'avevano studiato bene sia come reader sia (e sopratutto) come tag.

Non so se lo facciano ancora, perchè ora è utilizzabile anche la banda del 13,57MHz che permette di ottenere risultati migliori, a parità d'ingombri, rispetto ai sistemi a 100-140KHz.

Ieri sera, mentre mi preparavo per andare a dormire, mi è venuta in mente anche un'altra soluzione per Hellblow.
Per ricevere segnali a quelle frequenze si potrebbe fare delle ricerche sui ricevitori per l'emittente DCF77, quella, tanto per intenderci, che invia l'ora esatta sfruttata dalle sveglie e dagli orologi radio-sincronizzati.
La DCF77 trasmette a 50KW sui 77,5KHz l'ora legata ad un orologio atomico.
La banda di frequenza è la stessa che userebbe Hellblow; andrebbe solo cambiata la frequenza di ricezione, dato che i ricevitori sono già studiati per fornire in uscita un dato digitale.

Come ricevitori si possono cercare i chip appositi oppure dei moduli già fatti come questo. Per cambiare la frequenza dovrebbe essere sufficiente montare un quarzo di frequenza diversa (almeno nel caso dei vecchi U4224B era così e anche nei MAS1017 è il quarzo a determinare il centro banda).

Caspita che mega idea Rob! Con che modalità trasmettono esattamente? Intendo modulazione e affini.

http://stor.altervista.org/elettronica/dcf77/dcf.htm

Capito cosa intendi. Pilotare direttamente da PIC l'amplificatore classe D sarebbe MOLTO vantaggioso ed era quello a cui miravo nel caso in cui la scelta cada proprio sull'ampli D. Fra l'altro avrei altissimo rendimento e riduzione del consumo energetico dovendo in pratica gestire meno componentistica (in realtà si dovrebbero fare due conti ma ad occhio e croce credo sia cosi').
Il problema è che devo vedermi per bene un pò di schemi di questo tipo di amplificatori dato che non ho esperienza a riguardo.

Molto buona l'idea di modulare in tempo, potresti sfruttare esattamente la stessa cosa, ottieni la facilità circuitale di modulare in ook e la robustezza simile a quella della fm così non impazzisci con strani modulatori e demodulatori.
Per il modulatore ti basta un oscillatore sui 77,5Khz che piloti direttamente con il pic, si trovano molte librerie per connessioni seriali basta modificarla in modo che lo 0 corrisponda al doppio del tempo dell'uno e stai a posto il resto è pronto. Stando ai dati di quell'altro progettino con una decina di w dovresti riuscire a fare più di 100m considerando che la modulazione è molto più robusta e puoi tranquillamente anche gestire un controllo errori software. Come velocità stando su 1/8 della portante siamo già a 9600bps che sono parecchi per un sistema simile, se vai a 1200 stai in una botte di ferro.

Il ricevitore già lo hai pronto, e quelli moderni sono parecchio sensibili.



La cosa è talmente interessante che mi sta venendo voglia di fare qualche esperimento....

La cosa è MOLTO interessante ed infatti è uno dei vari chiodi fissi a cui per carenza di tempo non riesco a dedicare qualche giornata. Ultimamente pero' la cosa si "incrocia" con un altra cosa a cui devo lavorare per cui val la pena a questo punto tentare.
La frequenza andrebbe calcolata sulla base dell'antenna che a sua volta va determinata in base alle specifiche. Ora sbircio fra le cartaccie dovrei avere qualcosa in giro...

In effetti anche nel mio caso la questione si sposerebbe con un vecchio progetto che mi ha rubato parecchio tempo alcuni mesi fa. La possibilità che si possa lavorare a queste frequenze in modo relativamente semplice lo ha fatto tornare alla mente, ora vediamo se trovo anche io un po di tempo riprendo in mano il progetto.

Riguardo le antenne magnetiche non so proprio niente, dovrò studiarmi qualcosa, però così ad intuito non mi sembrano tanto efficienti, sono sicuro che una grossa antenna caricata standard avrebbe una sensibilità molto più alta rispetto a quelle poche spire accordate sul nucleo in ferrite.
Infondo nel dcf la prima prerogativa è la dimensione, a me e penso anche a te la questione non è importante, per cui nessuno vieta di utilizzare una antenna da 1 metro di lunghezza e qualche milione di spire. No?

Vediamo dai, io posso seguire poco la cosa perchè proprio oggi mi è stato assegnato un software da sviluppare, però appena mi libero provo a metter su qualcosina.